Distinguir transformações transformação química e exotérmica pela quantidade de calor gerada ou

absorvida ao final do processo

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Adaptado do enunciado de uma questão de química do vestibular 2006 da PUC do Rio Grande do Sul.

125 O trabalho com a bolsa pode também envolver conhecimentos de física, de biologia e de Educação física, a saber:

Conhecimentos de física

 Trabalho e calor: Aplicar o conceito de energia e suas propriedades para compreender situações envolvendo aquecimento de um corpo por meio de trabalho. Compreender que a energia interna de um corpo está associada à energia de movimento aleatório das partículas do corpo e à organização/estrutura dessas partículas. Saber que a temperatura de um corpo é uma grandeza que está associada à sua energia interna.

Conhecimentos de Biologia

 Interferência humana nos ciclos dos materiais: Analisar a interferência humana no ciclo dos materiais, tais como gás carbônico, nitrogênio e oxigênio, provocando a degradação dos ambientes. Traçar o circuito de determinados elementos químicos como o carbono, o oxigênio e o nitrogênio, colocando em evidência o deslocamento desses elementos entre o mundo inorgânico (solo, água, ar) e o mundo orgânico (tecidos, fluidos e estruturas animais e vegetais). Analisar em situações-problemas a interferência do ser humano nos ciclos dos materiais. Conhecimentos de Educação Física

 A Ginástica como promotora de saúde, lazer e qualidade de vida Compreender as causas da dor e da fadiga muscular no organismo durante e depois da prática da ginástica.

O que o aluno precisa saber: Propriedades dos materiais, noções básicas de solubilidade e de laboratório.

O que o professor pode esperar

Sugiro aqui uma discussão sobre as características desejáveis para a construção da bolsa térmica. É desejável estimular os estudantes a levantar as hipóteses e discuti-las pra tentar chegar a um consenso: quais os melhores materiais? Quais os ingredientes? Como deve ser feita a montagem?

No caso da bolsa de cloreto de cálcio o grupo de trabalho que realizou os experimentos dissolveu várias massas de cloreto de cálcio em água à temperatura de 20°C, dentro de um calorímetro cuja capacidade térmica fora determinada pela turma na aula de física. A temperatura da mistura foi monitorada até que o sistema entrasse em equilíbrio térmico. Os dados produzidos encontram-se na tabela a seguir:

Tabela 1: medidas das massas de cloreto de cálcio diidratado dissolvidos em água inicialmente a 20°C e as temperaturas finais de dissolução.

Massa de cloreto de cálcio (g) Volume de água (mL) Temperatura final observada (ºC) 74 100 36,5 50 250 25 180 250 54 186,25 250 53

126 Caso a escola não disponha de um calorímetro, é possível, utilizar um béquer enrolado em um jornal, ou protegido em um recipiente de isopor. Outra sugestão de abordagem seria cada grupo ficar responsável pela medida de uma das massas de cloreto de cálcio a ser dissolvido em água. Por exemplo, o grupo 1 trabalhará com 74g de sal dissolvendo-se em 100mL de água, o grupo 2 com 50g em 100mL e assim por diante. Também podem ser testadas outras massas de sal dissolvendo-se em água. Tal abordagem pode otimizar o tempo de realização da atividade.

A dissolução do cloreto de cálcio em água ocorre com liberação de energia térmica para as vizinhanças, sendo, portanto caracterizado como um processo exotérmico.

Utilizando-se o acetato de sódio triidratado para a simulação da bolsa térmica, os estudantes que participaram da pesquisa desenvolvida por mim encontraram os valores colocados na tabela a seguir.

Tabela 2: medidas das massas de acetato de sódio dissolvidas em água inicialmente a 25,3°C e as temperaturas finais de dissolução.

Massa de acetato de sódio (g) Volume de água (mL) Temperatura final observada (ºC) 1,34 100 25,6 2,69 100 24,7 4,03 100 23,8 8,08 100 23,4 13,60 100 18,0 27,2 100 15,5 175,58 100 9,9

Como foi feito nas medidas com cloreto de cálcio, podemos adotar o mesmo procedimento de divisão das medidas entre os grupos.

A dissolução do acetato de sódio em água é um processo endotérmico. Assim, durante o processo ocorre a absorção de energia térmica das vizinhanças acarretando o abaixamento da temperatura observado no início do processo.

Através dos dados produzidos pelo grupo percebe-se a dependência da temperatura final, e, portanto a dependência do H do processo em relação às massas de água e dos sais adicionados à água. Para o acetato de sódio a temperatura média da dissolução foi de 9,9ºC.

Construção da bolsa térmica

A massa de acetato de sódio a ser dissolvida é muito maior que a sua solubilidade em água nesta temperatura, formando-se uma solução saturada com corpo de fundo. Com o aquecimento, o acetato de sódio se dissolve totalmente.

Ao resfriar a solução lentamente forma-se um sistema metaestável, uma solução supersaturada de acetato de sódio. Com uma perturbação no sistema, o excesso de acetato de sódio precipita liberando energia térmica aquecendo a bolsa.

A vantagem de se utilizar o acetato de sódio está no fato de que, quando a bolsa se resfria, é possível aquecê-la, dissolvendo novamente o excesso do sal. Assim, a bolsa estará pronta para um novo uso.

127 A última fase do projeto os alunos poderiam fazer uma apresentação dos resultados da pesquisa para a comunidade escolar durante algum evento da escola, como uma feira de ciências. Nesse evento os pais, alunos e professores terão a oportunidade de tomar conhecimento do trabalho de simulação da bolsa e os impactos da pesquisa no processo ensino aprendizagem dos envolvidos.

Referências

- acetato de sódio: disponível em

http://pt.wikipedia.org/wiki/Acetato_de_s%C3%B3dioacesso dia 11 de julho de 2013.

- Cloreto de cálcio: disponível em http://pt.wikipedia.org/wiki/Cloreto_de_c%C3%A1lcio acesso dia 09 de julho de 2013.

- Gelo ou bolsa de água quente. Disponível em http://www.race.com.br/pagina.asp?cod=2040 acesso dia 11 de julho de 2013.

- Giordan, M. O papel da experimentação no ensino de ciências. Química Nova na Escola, n.º 10, p. 43-49, 1999.

- Gil-Perez, D, Praia, J, e Cachapuz, A.; A Hipótese e a Experiência Científica em Educação em Ciência: Contributos para uma Reorientação Epistemológica Ciência & Educação, v. 8, n.2, p. 253-262, 2002.

- Junior, W. E. F.; Ferreira, L.H. e Hartwing, D. R.; Experimentação problematizadora: fundamentos teóricos e práticos para a aplicação em salas de aula de ciências. Química Nova na Escola, n.º 30, p. 34-41, 2008.

- Lima, M.E.C.C.; David, M.A. e Magalhães, W. F.; Ensinar ciências por investigação: um desafio para os formadores. Química Nova na Escola, n.º 29, p. 24-29, 2008.

- Medeiros, T. Compressa quente ou fria: em que situação usar cada uma? Disponível em http://drauziovarella.com.br/noticias/compressa-quente-ou-fria-em-que-situacao-cada-uma- deve-ser-utilizada/ acesso 10 de julho de 2014

- Morin, E.; A cabeça bem feita: repensar a reforma, reformar o pensamento. Bertrand Brasil, 15º edição Rio de Janeiro, 128p. 2008.

128 Atividade 5 - Produção de sabões

Introdução

A imprensa noticiou em 2013 que um iceberg de gordura com cerca de 15 toneladas foi encontrado nas tubulações de esgoto do subúrbio de Londres. Esse “fatberg” foi resultado do descarte inadequado de gorduras e óleo usados em frituras. Depois de utilizada, esse material é comumente jogado no ralo e vai parar nos esgotos, entupindo as tubulações e poluindo as águas. Alguns estudos sugerem que um litro de óleo pode contaminar até 1 milhão de litros de água.

O material que deu origem ao “fatberg” poderia ser reaproveitado se o óleo utilizado nas cozinhas tivesse um descarte adequado. Mas, em várias cidades do Brasil, já existe uma iniciativa de se reutilizar26 óleo de fritura de forma inteligente. Serviços de coleta especializados recolhem o óleo de cozinha, que é aproveitado para diversas finalidades, como a produção de biodiesel, sabão e ração animal, gerando renda e reduzindo os impactos ambientais, constituindo assim uma boa oportunidade de negócio. Só para citar um exemplo, a comunidade onde vivo promove a venda de pasteis e outros salgados para sustento das obras da Igreja. O óleo de fritura é recolhido e utilizado na fabricação de sabão que gera mais renda para a comunidade.

Esse trabalho tem por objeto levar os estudantes e o professor a refletirem sobre a importância da preservação ambiental que pode ser feita em casa, com iniciativas simples e bem criativas. Habilidades trabalhadas segundo o CBC – Currículo Básico Comum da SEE/MG versão readequada segundo a resolução nº 2030, de 25 de Janeiro de 2012. Eixo IX. Substâncias Orgânicas Materiais: Principais grupos de substâncias orgânicas.

Detalhamento das habilidades Reconhecer as substâncias

que apresentam as

principais funções

orgânicas e algumas de suas características.

1. Identificar o grupo funcional das